萬能試驗機設(shè)計（優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計）

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應(yīng)變曲線圖通過實驗室的熱管拉絲設(shè)備同時使用深圳市雷格儀器公司制造的RG-10電腦控制拉力試驗機得到。拉伸率率分別為50毫米/分鐘，100毫米/分鐘，200毫米/分鐘，300毫米/分鐘和500毫米/分鐘。拉伸溫度分別為393 K，423 K和453 K。 應(yīng)力誘導結(jié)晶度和熱誘導結(jié)晶度的測量 應(yīng)力誘導結(jié)晶度在拉伸過程中的拉伸應(yīng)力（Xs）被定義為：Xs=Xc?Xt，其中Xc是PVA纖維在時間t溫度T下的結(jié)晶度，，Xt是沒有拉伸但在時間t溫度T時候進行熱處理時PVA纖維的結(jié)晶度。.熱誘導結(jié)晶度部分是增加PVA纖維在時間t溫度T時熱處理后的結(jié)晶度值。 圖4 在各種溫度和拉伸速度下PVA纖維的熱誘導結(jié)晶度和應(yīng)力誘導結(jié)晶度 結(jié)果與討論 在拉伸過程中PVA纖維的結(jié)晶度的變化 在1100 mm / min時拉伸時拉伸溫度對PVA纖維的結(jié)晶性影響示于圖1。隨著拉伸溫度的增加， PVA纖維結(jié)晶度以相同的拉伸比增加，特別是在當拉伸溫度增加至483 K時，結(jié)晶度的增加更為顯著。這是由于當拉伸溫度增加時增強分子的流動性使PVA鏈更容易沿應(yīng)力拉伸方向伸展 [24]，導致結(jié)晶速率增加和PVA纖維的結(jié)晶性。 圖2示出了在393 K時，對PVA纖維的結(jié)晶度的拉伸速度的影響，在同一拉伸比下，PVA纖維的結(jié)晶度第一次提高然后隨著拉伸速度增加下降。到100 mm / min的拉伸速度時PVA纖維的結(jié)晶度達最高。如已知的，在拉伸過程中，兩個相反的現(xiàn)象存在，即取向和定向力障礙。熔體紡PVA纖維有更多的鏈纏結(jié)，因此需要由高溫度和長時間為相鄰的層狀解纏和定向的拉伸應(yīng)力之間的打結(jié)分子提供足夠的能量。當PVA纖維在453 K和低速50毫米/分鐘的條件下被拉伸時，圖形類似“流圖紙”[25]。PVA分子的可用弛豫時間很長以至于取向度，結(jié)晶速度和結(jié)晶度都低。而在高拉伸速度（100毫米/分鐘以上），又沒有足夠的時間進行PVA的取向和重排鏈，導致PVA纖維的結(jié)晶化速度和結(jié)晶度的減少。只有在合適的拉伸速度（100毫米/分鐘），取向可以超過定向力障礙，誘導結(jié)晶，PVA纖維的結(jié)晶率快結(jié)晶度高。 圖3示顯示了拉伸溫度對在低拉伸速度50毫米/分鐘時PVA纖維的結(jié)晶度的影響。在相同的拉伸比下，隨著拉伸溫度的增加PVA纖維的結(jié)晶性先上升后下降。這是由于兩個相反的作用之間的平衡，即在給定的無定形取向下的結(jié)晶化速度和無定形鏈的松弛率[25，26]。當PVA纖維在相對較低的溫度下（393 K，423 K）被拉伸時，熱流動性增強取向隨著溫度的升高放松加速，而在給定程度的結(jié)晶速度無定形取向也迅速增加，并發(fā)揮一個主導作用，導致PVA纖維的結(jié)晶度的增加。然而，PVA纖維在453 K在低拉伸速度時的拉伸趨向“流圖”。 松弛的效果起到了主導作用，在拉伸過程中，導致PVA纖維結(jié)晶率和結(jié)晶度減少。 應(yīng)力誘導結(jié)晶度和熱誘導結(jié)晶度 在熱拉伸中，PVA纖維的增加結(jié)晶性應(yīng)力誘導結(jié)晶性和熱誘導結(jié)晶的增加。圖4給出了在給定的速度和未拉伸纖維在相同的溫度下加熱相同時間PVA纖維的結(jié)晶度對照。顯然，PVA纖維的結(jié)晶性拉伸后顯著增加，表明拉應(yīng)力有顯著誘導PVA纖維結(jié)晶化的作用。為了進一步說明應(yīng)力誘導結(jié)晶和熱誘導結(jié)晶對PVA纖維的結(jié)晶性的作用，應(yīng)力誘導結(jié)晶度和熱誘導結(jié)晶度之間的比率顯示在表1中，其中在拉伸速度50毫米/100毫米/分鐘和500毫米/分鐘下的PVA纖維的拉伸比是5。 在表1中值得指出一個問題，僅在393 K時熱處理6分鐘，PVA纖維熱誘導結(jié)晶度為0％。這是由于被改變的PVA纖維的結(jié)晶度不夠大，無法通過DSC檢測出，從圖中可以看出。圖4和表1中能看出來，當拉伸速度為低速（50毫米/分鐘）時誘導應(yīng)力結(jié)晶度和熱誘導結(jié)晶度之間的比率隨著拉伸溫度的升高而下降，從在393 K時8.7％：0％到在453 K 時1.7％：5％，，即誘導應(yīng)力結(jié)晶效果下降。這是因為，相對較低的拉伸溫度下，PVA鏈的熱運動很弱，以致雖然弛豫時間很長但迷失方向很低。隨著溫度的增加至453 K，PVA分子流動性增強，PVA鏈很容易迷失方向，從而導致取向減少，并且應(yīng)力誘導結(jié)晶減弱。當拉伸速度提高到100毫米/分鐘時PVA鏈的方向松弛時間減少，因此，導致了高取向度和應(yīng)力影響結(jié)晶增加。應(yīng)力誘導結(jié)晶在這里起到了主導作用。當拉伸速度急劇增加至500毫米/分，因為短期的拉伸時間應(yīng)力引起PVA纖維的結(jié)晶度增加。 上述結(jié)果還可以通過XRD分析確認。圖5和圖6熔融紡PVA纖維在各種條件下的拉伸比為5。顯然，結(jié)晶衍射峰的強度在拉伸后顯著增加。結(jié)晶晶面（101）的衍射峰為2θ= 20.1°，涉及到的PVA分子鏈沿分子間的氫鍵接口，可以反映PVA纖維的規(guī)律[27，28]。因此，（101）面衍射峰之間強度比I101 / I'101，I 101是PVA纖維在一定溫度下被拉伸的強度，I'101是PVA纖維相同的時間在相同的溫度下僅熱處理的強度，可以排除通過拉伸熱處理對PVA纖維的規(guī)律的作用和反映PVA纖維的取向度的作用。 表1PVA纖維應(yīng)力誘導結(jié)晶度和熱誘導結(jié)晶度之間在不同的拉伸條件下的比率 共 7 頁 第 7 頁